劉燕華
湖南中車(chē)時(shí)代通信信號(hào)有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000
CBTC計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)在城市軌道交通內(nèi)的應(yīng)用,能夠加速城市軌道行業(yè)的發(fā)展,借助這一子系統(tǒng),能夠提升整體控制系統(tǒng)的安全性,促使控制系統(tǒng)與城市軌道交通的發(fā)展相協(xié)調(diào)、相支持,以此加速行業(yè)發(fā)展,為人們的出行提供便捷性。城軌信號(hào)系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)屬于關(guān)鍵組成部分。
城市軌道交通CBTC計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng),本身屬于實(shí)時(shí)接收控制區(qū)的城軌列車(chē)信息,能夠?yàn)椴煌J较鲁擒壛熊?chē)的運(yùn)行提供進(jìn)路控制方案,可促使不同模式的城軌列車(chē)混合運(yùn)行,在保障運(yùn)輸安全的前提下,提升城軌列車(chē)運(yùn)行速度,以此促使城軌列車(chē)朝著自動(dòng)智能化方向運(yùn)行。
通常情況下,城軌列車(chē)選擇的是連續(xù)式級(jí)別運(yùn)行,該級(jí)別運(yùn)行方案可為列車(chē)提供持續(xù)的進(jìn)路信息,系統(tǒng)速度相對(duì)較高。比如:某個(gè)城軌列車(chē)連續(xù)級(jí)通信設(shè)備出現(xiàn)故障,該列車(chē)會(huì)自動(dòng)降級(jí),選擇點(diǎn)式控制方式,借助該級(jí)別控制中的通信設(shè)備,實(shí)時(shí)為城軌列車(chē)傳輸ATP 信息,促使城軌列車(chē)始終保持點(diǎn)式運(yùn)行。
若城軌列車(chē)的一個(gè)車(chē)載設(shè)備徹底出現(xiàn)故障,且無(wú)法選擇點(diǎn)式級(jí)別運(yùn)行方式時(shí),連鎖系統(tǒng)會(huì)為該列車(chē)提供連鎖級(jí)別的進(jìn)路方案。城軌列車(chē)司機(jī)依據(jù)地面信號(hào)機(jī)的發(fā)送的信息,實(shí)時(shí)掌握城軌列車(chē)的運(yùn)行軌跡。若城軌旁故障出現(xiàn),且無(wú)法打開(kāi)連鎖級(jí)別進(jìn)路,該系統(tǒng)會(huì)提供引導(dǎo)級(jí)別進(jìn)路方案,促使城市軌道交通CBTC計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,以此減少故障對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)及控制設(shè)備的影響。
CI適應(yīng)整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的三種運(yùn)營(yíng)模式——后備、CTC 級(jí)、混合運(yùn)營(yíng),不同的運(yùn)營(yíng)模式對(duì)應(yīng)不同的聯(lián)鎖檢查條件,當(dāng)ATP可以對(duì)相應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行控制,并可在CTC級(jí)別下運(yùn)營(yíng),CI則根據(jù)ATP 的指令在此區(qū)域內(nèi)信號(hào)機(jī)滅燈,列車(chē)在線信息從ATP 獲取,聯(lián)鎖關(guān)系按CTC 級(jí)別檢查。當(dāng)ATP對(duì)某一區(qū)域無(wú)法進(jìn)行控制,不能在CTC 級(jí)別下運(yùn)營(yíng),整個(gè)系統(tǒng)須降級(jí)運(yùn)營(yíng),CI同樣根據(jù)ATP的指令在此區(qū)域內(nèi)信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈,列車(chē)在線信息從計(jì)軸獲取,聯(lián)鎖關(guān)系按后備模式檢查。
CI實(shí)行全進(jìn)路管理,以進(jìn)路為單位進(jìn)行控制,允許一個(gè)系統(tǒng)中部分進(jìn)路為后備模式,部分進(jìn)路為CTC 級(jí)別,這樣就是CTC 級(jí)別和后備混合運(yùn)營(yíng)。
2.1 進(jìn)路控制
2.1.1 連續(xù)式進(jìn)路 若開(kāi)放連續(xù)式的進(jìn)路后,城軌列車(chē)的信號(hào)機(jī)完全處于熄滅狀態(tài),車(chē)載設(shè)備使用的是連續(xù)級(jí)的通信設(shè)備,在獲得了移動(dòng)授權(quán)后,可發(fā)送列車(chē)持續(xù)運(yùn)行指令。這類進(jìn)路方式能夠在相同進(jìn)路中,允許多輛列車(chē)持續(xù)運(yùn)行,以此實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞,縮短城軌列車(chē)形成間隔,以此為城軌列車(chē)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。
2.1.2 點(diǎn)式進(jìn)路 若城軌列車(chē)車(chē)載連續(xù)通信設(shè)備出現(xiàn)故障,城軌列車(chē)無(wú)法通過(guò)連續(xù)通信設(shè)備獲得移動(dòng)授權(quán)時(shí),線路上安裝有應(yīng)答器的地方,能夠獲得點(diǎn)式報(bào)文,該報(bào)文在ATP級(jí)別下可實(shí)現(xiàn)良好運(yùn)行。點(diǎn)式列車(chē)自動(dòng)安全防護(hù)級(jí)別指的是,在城軌列車(chē)運(yùn)行下,連鎖系統(tǒng)依據(jù)獲得的連鎖進(jìn)路信息,選擇與進(jìn)路項(xiàng)對(duì)應(yīng)的報(bào)文(均為點(diǎn)式報(bào)文)。使用的LEU 與應(yīng)答器會(huì)將報(bào)文實(shí)時(shí)傳輸給城軌列車(chē),即便城軌列車(chē)在點(diǎn)式狀態(tài)下或ATP狀態(tài)下,系統(tǒng)也可支持列車(chē)的運(yùn)行。連鎖與LEU之間的通信數(shù)據(jù),配備了安全編碼標(biāo)準(zhǔn),能夠保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧己眯?以此為城軌列車(chē)的運(yùn)行提供技術(shù)支持。
2.1.3 引導(dǎo)進(jìn)路 這類進(jìn)路方式,在軌旁設(shè)備出現(xiàn)故障,且無(wú)法開(kāi)放連鎖級(jí)別進(jìn)路時(shí),需要使用特殊的安全操作規(guī)程,進(jìn)行合理排列。依據(jù)排列順序,進(jìn)行不同級(jí)別進(jìn)路引導(dǎo)。城軌列車(chē)能夠依據(jù)旁引導(dǎo)信號(hào),減緩運(yùn)行速度,以低速度運(yùn)行該路段。
2.2 使用功能 CBTC 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)能夠?yàn)榈罔F列車(chē)提供4個(gè)不同等級(jí)的進(jìn)路控制功能,可滿足不同環(huán)境下的運(yùn)行需求,以此實(shí)現(xiàn)地鐵列車(chē)運(yùn)行安全性的提升,保障地鐵列車(chē)運(yùn)行速度。
該系統(tǒng)就進(jìn)路與道岔處理,是在站控基礎(chǔ)上,車(chē)站建設(shè)或取消進(jìn)路。建設(shè)進(jìn)路之前,該系統(tǒng)會(huì)進(jìn)路中的全部道岔進(jìn)行審查,查看是否處于規(guī)定位置、是否存在敵對(duì)等,以此保障進(jìn)路建設(shè)的合理性。通過(guò)審查全部區(qū)段,可建設(shè)后備進(jìn)路,查看區(qū)段內(nèi)是否存在閑置信息,注重區(qū)段線路運(yùn)行狀況檢查,以此保障線路狀況最佳,促使各類信息可在良好條件下,以此為進(jìn)路建設(shè)提供支持。
系統(tǒng)下達(dá)進(jìn)路指令后,CBI系統(tǒng)會(huì)改變道岔,促使道岔到恰當(dāng)?shù)牡胤?并鎖閉道岔,檢查線路是否滿足相關(guān)條件,若滿足則開(kāi)放信號(hào)。連鎖設(shè)備能夠預(yù)先進(jìn)行進(jìn)路閉鎖或接近閉鎖。需要注意的是,閉鎖進(jìn)路會(huì)隨著列車(chē)的運(yùn)行,按照三點(diǎn)進(jìn)行檢查,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分段解鎖。若為閉鎖狀態(tài),其他道岔無(wú)法啟動(dòng)。在信號(hào)機(jī)關(guān)閉之后,若未進(jìn)行第二次辦理,道岔無(wú)法進(jìn)行再次開(kāi)放。若道岔出現(xiàn)變化,會(huì)立刻將信息展現(xiàn)出來(lái),操作人員可依據(jù)界面信息,判斷線路及道岔情況,開(kāi)展適當(dāng)?shù)牟僮鳌?/p>
CI基于我方自主研發(fā)的二乘二取二安全計(jì)算機(jī)平臺(tái),采用統(tǒng)一的硬件構(gòu)架、安全冗余設(shè)計(jì),符合“故障-安全”設(shè)計(jì)原則,獨(dú)立的內(nèi)/外通信通道。安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)采用模塊級(jí)冗余的設(shè)計(jì)方案具有更高的設(shè)備可靠性,對(duì)任意模塊進(jìn)行維修與替換不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)正常工作產(chǎn)生任何影響。
CI組成結(jié)構(gòu)參見(jiàn)下圖:
圖3 -1 CI結(jié)構(gòu)示意圖
本系統(tǒng)是我方完全自主研發(fā)、具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CI系統(tǒng),主要設(shè)備之間的通信采用鐵路通用安全通信協(xié)議,符合故障-安全原則,系統(tǒng)之間接口考慮了其他系統(tǒng)的接口特性及軟件實(shí)現(xiàn)方式,接口具有高可靠性。
接口示意圖如下圖所示,圖中黃色標(biāo)出部分為CI設(shè)備,各接口采用標(biāo)號(hào)形式與后續(xù)接口描述對(duì)應(yīng)。
圖4 -1 CI設(shè)備接口示意圖
本文研究的這類聯(lián)鎖子系統(tǒng),引入了國(guó)外先進(jìn)的技術(shù),基于我國(guó)城市交通特點(diǎn)基礎(chǔ)上,借助先進(jìn)通信技術(shù),以此開(kāi)發(fā)出的一種控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)與進(jìn)口設(shè)備相比,不僅可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行成本的控制,還可更好的滿足城市軌道控制技術(shù)要求,可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化,實(shí)際應(yīng)用具備較高的適應(yīng)性與兼容性,能夠滿足各項(xiàng)技術(shù)要求,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化。
筆者單位投入使用這類設(shè)備,發(fā)現(xiàn)設(shè)備配置靈活性較高,系統(tǒng)可迅速升級(jí),且操作簡(jiǎn)單,可更好的適應(yīng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)。由于系統(tǒng)屬于國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā),在出現(xiàn)故障的情況下能夠快速調(diào)整,也很便于安裝與維護(hù),開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較高,設(shè)備運(yùn)行要求嚴(yán)謹(jǐn),可保障設(shè)備運(yùn)行安全,提升城市軌道控制質(zhì)量。
綜上所述,在大數(shù)據(jù)背景下,CBTC技術(shù)本身有較好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),在城市軌道交通中發(fā)揮著不可替代的作用,CBTC計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)為城市軌道交通帶來(lái)了全新的控制方案。